一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人制造技术

一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，其包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、驱动模块、腰部及支撑架模块，膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连，驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连，髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接。本实用新型专利技术的穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Wearable exoskeleton exoskeleton walking aid robot

A wearable lower extremity exoskeleton robot, which comprises a knee ankle joint movement module, motion module, hip motion module, driver module, and the waist support module, connected to a knee joint motion module and ankle motion module, hip movement module, drive module connected respectively with the knee joint movement. Hip joint motion module, hip and waist movement module and support frame module connection. The utility model has the advantages of good consistency of the movement of the hip joint and the human body during walking, and the coaxial and the position deviation of the human knee joint is small.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种辅助行走装置，尤其涉及一种能用于人体下肢运动障碍康复的穿戴式下肢外骨骼助行机器人。
技术介绍
目前，下肢助行外骨骼机器人主要用于人体下肢的康复训练和提高人体的负载能力。穿戴式下肢外骨骼机器人可穿戴于人体并与人同步运动，在动态步行移动中跟随检测人体运动信息并主动提供驱动力，以帮助患者正常行走并进行康复训练，或帮助穿戴者完成较大负重和较长时间的行走，减轻穿戴者的疲劳。申请号为201110292009.0的专利技术设计了一种外骨骼可穿戴下肢康复机器人，包括腰部、髋关节、大腿、膝关节、小腿、踝关节、脚部外骨骼，该外骨骼的特点是使用谐波减速器传动及盘式电机作为驱动，能够实现O回转误差，与患者关节良好贴合，通过固定于患者背后的电池驱动，其各关节活动范围不受结构限制，但外骨骼所能承受的负载小，设计成本比较闻O申请号为201110350834.1的专利技术公开了一种医疗器械
的下肢外骨骼康复机器人，包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、腰部及支撑架模块和拐杖模块。该技术可帮助截瘫患者实现站立并行走，通过采集拐杖与地面的接触信息来控制关节的屈伸运动，踝关节有对拉弹簧可以帮助减少来自地面的冲击。其结构体积、质量较大，结构不紧凑，用于帮助患者正常行走或康复训练会增加患者负担，与患者人体的贴合度差。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的穿戴式下肢外骨骼助行机器人，以克服上述缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，该穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案:一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，其包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、腰部及支撑架模块，所述膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连，所述髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接，所述穿戴式下肢外骨骼助行机器人还包括驱动模块，所述驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连，所述驱动模块包括驱动器下端连接铰链、驱动器上端连接铰链、丝杠、联轴器、直流电机、编码器、电机座，所述直流电机固定于电机座内，所述联轴器连接直流电机与丝杠。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述驱动模块还包括丝杠末端固定座、丝杠螺母、丝杠前端固定座、丝杠螺母固定板、导向杆、推杆，所述导向杆的一端固定在电机座上，穿过丝杠前端固定座，所述导向杆的另一端固定在丝杠末端固定座上，所述丝杠螺母固定于丝杠螺母固定板上，所述推杆的一端固定于丝杠螺母固定板上，穿过丝杠末端固定座，所述推杆的另一端固定在驱动器下端连接铰链上，所述驱动器上端连接铰链固定于电机座上。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述踝关节运动模块包括前脚掌、固定于前脚掌上的脚部绑带、后脚掌、分别安装于前后脚掌上的两个压力传感器、踝关节角度传感器，所述脚部为前脚掌、后脚掌通过螺栓铰接而成。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述踝关节运动模块还包括固定于后脚掌的踝关节支座、踝关节角度传感器支架、联轴器、关节连接轴，所述两个压力传感器通过孔槽、螺钉固定于前后脚掌上，所述踝关节角度传感器通过螺丝、踝关节传感器支架、联轴器、关节连接轴固定在踝关节上。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述膝关节运动模块包括踝关节连接板、小腿、固定于小腿上的小腿绑带、膝关节驱动器下连接板、膝关节角度传感器，所述膝关节运动模块通过踝关节连接板与踝关节运动模块连接。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述膝关节运动模块还包括驱动关节连接轴、膝关节连接座、膝关节角度传感器支架，所述小腿与踝关节连接板、膝关节驱动器下连接板、膝关节连接座固连成整体，所述膝关节角度传感器通过膝关节角度传感器支架与膝关节相连。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述髋关节运动模块包括髋部支撑件、大腿、固定于大腿上的大腿绑带、膝关节连接板、髋关节角度传感器支架、髋关节角度传感器，所述大腿通过膝关节连接板与膝关节运动模块连接，所述大腿与髋部支撑件相连。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述髋关节运动模块还包括髋关节连接座、膝关节驱动器上连接板、联轴器，所述大腿与髋关节连接座、膝关节驱动器上连接板、膝关节连接板固连在一起，所述髋关节角度传感器通过髋关节角度传感器支架、联轴器与膝关节相连接。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述腰部及支撑架模块包括腰部支撑、腰部绑带、支架、固定于支架上的背带、髋部宽度调节杆、髋部宽度调节螺母，所述腰部绑带分别固定于腰部支撑及支架上，所述腰部支撑通过支架、髋部宽度调节杆、髋部宽度调节螺母连接。优选的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中，所述腰部及支撑架模块还包括腰部连接轴、固定螺钉，所述腰部支撑通过连接轴与髋部支撑件连接。从上述技术方案可以看出，本技术的穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑。与现有技术相比，本技术的有益效果是:(I)单下肢具有四个自由度，利用较少却必须的自由度实现行走，降低了机构的复杂程度，提高了装置的效率。(2)通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步行走，踝关节的跖屈背屈运动使穿戴行走过程中不被外骨骼干涉。(3)每个外骨骼机器让各关节运动自由度与人体关节运动自由度基本保持同轴，这一仿生设计增强了机器的舒适性和可靠性，更有益于外骨骼机器人辅助穿戴者行走。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本技术的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人的整体结构示意图；图2是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人中踝关节运动模块的局部示意图；图3是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人中膝关节运动模块的局部示意图；图4是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人中髋关节运动模块的局部示意图；图5是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人中驱动模块的局部示意图；图6是本技术穿戴式下肢外骨骼助行机器人中腰部和支架模块的局部示意图；图7是图6另一角度的示意图。具体实施方式本技术公开了一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，该穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑。该穿戴式下肢外骨骼助行机器人单下肢具有四个自由度，髋关节的屈伸运动、内收外展运动，膝关节的屈伸运动以及踝关节的跖屈背屈运动。其中，髋关节的屈伸运动和膝关节的屈伸运动有驱动。利用较少却必须的自由度实现行走，降低了机构的复杂程度，提高了装置的效率。通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步行走，踝关节的跖屈背屈运动使穿戴行走过程中不被外骨骼干涉，膝关节的运动范围在65°，髋关节的运动范围在45°，即穿戴者可以借助此外骨骼实现正常行走本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人，其包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、腰部及支撑架模块，所述膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连，所述髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接，其特征在于：所述穿戴式下肢外骨骼助行机器人还包括驱动模块，所述驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连，所述驱动模块包括驱动器下端连接铰链、驱动器上端连接铰链、丝杠、联轴器、直流电机、编码器、电机座，所述直流电机固定于电机座内，所述联轴器连接直流电机与丝杠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟达，李娟，胡海燕，李春光，张楠，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：实用新型
国别省市：